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年产5万吨苯乙烯车间乙苯精馏工段工艺设计
摘 要
本设计是以年产5万吨苯乙烯为生产目标，采用乙苯脱氢制得苯乙烯的工艺方法，对整个工段进行工艺设计，对主要设备进行选型。本文针对设计要求对整个工艺流程进行物料衡算和热量衡算，然后根据物料平衡对乙苯塔的进料量，塔顶、塔底出料量进行物料衡算。根据热力学定律，对乙苯塔进行热量衡算，求得泡点、露点，理论塔板数、实际塔板数以及最小回流比。以满足设计要求，达到所需要的工艺条件。
关键词：乙苯塔 物料衡算 热量衡算 精馏 乙苯精馏工段
ABSTRACT
The design is based on an annual output of 50，000 tons for the production of styrene，ethylbenzene dehydrogenation using styrene in the process，Processfor the whole process design and the main equipment selection．Based on the design requirements of the entire process of the material balance and energy balance．According to the material balance were circulating ethylbenzene feeding tower，the tower bottom out feed material accountancy.According to the laws of thermodynamics，right ethylbenzene tower of the heat balance．Through on the driver,and seek bubble point，dew point，the theory of plate numbers，the actual plate number and the minimum reflux ratio． As far as possible to meet the design requirements to achieve the required conditions．
KEY WORDS：ethylbenzene tower； material balance； energy balance； distillation；
Ethyl benzene rectification section
第一章 文献综述
苯乙烯(SM)是一种重要的基本有机化工原料，主要用于生产聚苯乙烯(PS)树脂、丙烯腈、丁二烯、苯乙烯(ABS)树脂、苯乙烯。丙烯腈共聚物树脂(sAN)、丁苯橡胶(SBR)和丁苯胶SL(SBR胶乳)、离子交换树脂、不饱和聚酯以及苯乙烯系热塑性弹性体(如SBS)等。此外，还可用于制药、染料、农药以及选矿等行业，用途十分广泛。
1.1苯乙烯的生产方法
目前，世界上苯乙烯的生产方法主要有乙苯脱氢法、环氧丙烷-苯乙烯联产法、热解汽油抽提蒸馏回收法以及丁二烯合成法等[1,2]。
1.1.1乙苯催化脱氢法 1）鲁姆斯法
以乙苯为原料，采用脱氢反应器，由开始的单级轴向反应器，中间经历开发了双级轴向反应器到双径向反应器再到双级径向反应器的各种组合优化的多种反应器；反应器的操作压力有开始的正压发展到今天的负压；汽油比由开始的2.5:1发展到今天1.3：1；蒸汽消耗由开始的10kg∕kgSM发展到今天的4kg∕kgSM。UOP∕Lummus的Classic SM流程中乙苯脱氢工艺装置主要有蒸汽过热炉、绝热型反应器、热回收器、气体压缩机和乙苯∕苯乙烯分离塔。过热炉将蒸汽过热至800℃而作为热引入反应器。乙苯脱氢的工艺操作条件为550～650℃，常压或减压，蒸汽∕乙苯质量比为1.0～2.5。
图1-1 UOP∕Lummus的Classic SM工艺流程
UOP∕Lummus的“SMART” SM工艺是在Classic SM工艺基础上发展的一项新工艺，即在工艺Classic SM工艺的脱氢反应中引入了部分氧化技术。可提高乙苯单程转化率达80%以上。
表1-1“SMART”与 Classic比较
反应条件和结果 苯乙烯选择性∕% 乙苯转化率∕%
水比
蒸汽∕苯乙烯∕t∕t 燃烧油∕苯乙烯∕kg∕t
Classic 95.6 69.8 1.7 2.3 114.0
“SMART”工艺
95.6 85 1.3 1.3 69.0
“SMART”技术的优点在于，通过提高乙苯转化率， 减少了未转化乙苯的循环返回量，使装置生产能力提高，减少了分离部分的能耗和单耗；以氢氧化的热量取代中间换热，节约了能量；甲苯的生成需要氢，移除氢后减少了副反应的发生；采用氧化中间加热，由反应物流或热泵回收潜热，提高了能量效率，降低了动力费用，因而经济性明显优于传统工艺。该技术可用于原生产装置改造，改造容易且费用较低。目前采用“SMART”工艺SM装置有3套在运行。
图1-2 Lummus的SMART乙苯脱氢工艺流程图
2）Fina∕Badger法
Fina/Badger工艺通常与美孚/ Badger乙苯工艺联合签发许可。Badger工艺采用绝热脱氢，蒸汽提供脱氢需要的热量并降低进料中乙苯的分压和抑制结焦。蒸汽过热至800～900℃，与预热的乙苯混合再通过催化剂，反应温度为650℃，压力为负压，蒸汽∕乙苯比为1.5%～2.2%。反应器材质为铬镍，反应产物在冷凝器中冷凝。